本发明涉及绝缘开关领域,尤其涉及到gis领域,具体是指一种具有波浪式导杆的直流母线结构。
背景技术:
1、气体绝缘金属封闭开关设备(gis)具有占地面积小,抗电磁干扰能力强等优点,在跨地形输电等特殊场合具有广泛的应用以及广阔的应用前景。近年来,由于对环境友好型电力系统的考虑,海上风电和光伏发电的发展迫在眉睫。高压直流输电是传输新能源的最优方式,从技术和经济两方面考虑,已成为21世纪满足大规模电力传输需求的重要战略,因此直流gis具有广阔的应用前景。
2、对于gis来说,在生产、运输、组装、运行等阶段的机械碰撞、设备振动、以及热伸缩摩擦,将导致gis在全生命周期腔体内不断产生金属微粒污染物。生成的金属微粒污染物在gis内部会存在于管道中的各个位置,并且在运行过程中时,微粒会在管道中不断运动,当微粒运动到盆式绝缘子表面上时,极易引发绝缘子闪络故障,影响设备的绝缘性能。与交流电压下金属微粒主要集中在地电极附近运动的方式不同,直流电压下线性金属微粒和片型金属微粒在负极性直流电压下会产生围绕高压电极的飞萤运动。由于金属微粒飞萤运动的特殊性,常规地电极镀膜和布置微粒陷阱两种方法对飞萤的运动抑制效果不明显。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的不足,提供一种具有波浪式导杆的直流母线结构,通过改变导杆的表面形貌改变导杆表面场强分布,诱导飞萤运动,使其远离绝缘子。
2、本发明是通过如下技术方案实现的,提供一种具有波浪式导杆的直流母线结构,包括设置于相邻绝缘子之间的腔壳,腔壳延伸至绝缘子,所述腔壳内安装有导杆,所述导杆的左右两端通过触座与绝缘子相连,所述导杆包括管体,管体的左右两端位于触座内,所述管体上开设有沿左右方向贯穿管体的导杆腔,所述管体的外壁上设置有若干凸起,相邻凸起之间形成低场强区域,凸起处形成高场强区域,场强与凸起的曲率成正相关。
3、本发明通过设置凸起,使导杆上形成高场强区域和低场强区域,高场强区域能够诱导低场强区域的飞萤金属微粒等导电微粒向其运动并集中分布,由于微粒被限制在凸起区域,减少了它们对绝缘子和其他部件的侵蚀和损害,从而提高了整个连接结构的绝缘可靠性,同时高场强区域和低场强区域交替出现,减少了电场集中现象,使得电场分布更加均匀,提高了绝缘性能。
4、作为优化,所述凸起为半椭圆型,所述凸起沿管体的周向环形闭合,凸起的内壁与管体的外壁固接。本优化方案的设置,半椭圆型的设计能够均匀分布电场,减少电场集中点,从而提高绝缘性能。环形闭合的凸起结构增强了导杆的整体强度和稳定性,防止了因局部应力集中而导致的损坏。
5、作为优化,高场强区域的场强大于低场强区域的场强,高场强区域的场强为5.3~6.7kv/mm。本优化方案的设置,有助于确保设备在正常运行和过电压条件下都能保持足够的绝缘裕度,常导杆附近场强为4.7kv/mm,控制场强在6.7 kv/mm以下从而不影响gis的正常绝缘性能。
6、作为优化,相邻凸起之间的间距互不相等。本优化方案的设置,非等间距的设计可以进一步优化电场分布,减少电场集中的风险,提高了整体绝缘性能。
7、作为优化,凸起位于管体的中段,相邻凸起之间的间距依次增大,最外端的凸起与绝缘子之间的间距大于相邻凸起之间的最大间距。本优化方案的设置,这种布局方式有助于在导杆中段形成更为平缓的电场梯度,减少电场突变对绝缘性能的影响,同时,最大间距的设置进一步确保了边缘电场的均匀性,防止了边缘放电现象的发生。
8、作为优化,凸起的左右长度大于凸起的上下高度。本优化方案的设置,这种设计使得凸起在水平方向上具有更好的电场分散效果,减少了因垂直方向高度过大可能导致的电场集中问题。
9、作为优化,凸起设置有四个,四个凸起分别为第一凸起、第二凸起、第三凸起和第四凸起。本优化方案的设置,四个凸起能够较好地平衡电场分布,既不过于密集导致加工复杂,也不过于稀疏影响绝缘效果。
10、作为优化,凸起的长度为79~81mm,凸起的高度为27~29mm。本优化方案的设置,确保了凸起在电场分布和绝缘性能方面的最佳效果。
11、作为优化,所述管体的外径为148~152mm,导杆的壁厚为10~12mm。本优化方案的设置,管体外径和壁厚的设定考虑了导杆的机械强度、散热性能和电场分布等多方面因素,确保了导杆在复杂运行环境下的可靠性和稳定性。
12、作为优化,相邻凸起之间的距离为99~121mm。本优化方案的设置,进一步细化了电场分布的优化,确保了在不同位置电场强度的均匀性和可控性,提高了绝缘子连接结构的整体性能。
13、本发明的有益效果为:本发明的波浪型导杆设计是一种创新性的结构改进,它打破了传统导杆设计的局限,通过改变电场分布和诱导微粒运动的方式,提高了绝缘性能和设备可靠性,本发明的导杆改变了导杆周围的场强分布,凸起周围场强增大,而两个凸起之间场强与传统导杆一致,形成场强不均匀区域,从而诱导飞萤运动,飞萤金属微粒会朝向高场强区域运动并被限制在凸起位置,从而使飞萤金属微粒不再往绝缘子方向运动,从而保护gis的安全运行。
1.一种具有波浪式导杆的直流母线结构,包括设置于相邻绝缘子(1)之间的腔壳(3),腔壳(3)延伸至绝缘子(1),其特征在于:所述腔壳内安装有导杆,所述导杆的左右两端通过触座(2)与绝缘子(1)相连,所述导杆包括管体(5),管体(5)的左右两端位于触座(2)内,所述管体(5)上开设有沿左右方向贯穿管体(5)的导杆腔(4),所述管体的外壁上设置有若干凸起,相邻凸起之间形成低场强区域,凸起处形成高场强区域,场强与凸起的曲率成正相关。
2.根据权利要求1所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:所述凸起为半椭圆型,所述凸起沿管体(5)的周向环形闭合,凸起的内壁与管体(5)的外壁固接。
3.根据权利要求1所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:高场强区域的场强大于低场强区域的场强,高场强区域的场强为5.3~6.7kv/mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:相邻凸起之间的间距互不相等。
5.根据权利要求4所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:凸起位于管体(5)的中段,相邻凸起之间的间距依次增大,最外端的凸起与绝缘子(1)之间的间距大于相邻凸起之间的最大间距。
6.根据权利要求1所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:凸起的左右长度大于凸起的上下高度。
7.根据权利要求1所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:凸起设置有四个,四个凸起分别为第一凸起(6)、第二凸起(7)、第三凸起(8)和第四凸起(9)。
8.根据权利要求2所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:凸起的长度为79~81mm,凸起的高度为27~29mm。
9.根据权利要求1所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:所述管体(5)的外径为148~152mm,导杆的壁厚为10~12mm。
10.根据权利要求5所述的一种具有波浪式导杆的直流母线结构,其特征在于:相邻凸起之间的距离为99~121mm。